淮北某矿高密度三维地震勘探岩性解释技术研究

李君成

（河南省地球物理空间信息研究院，河南 郑州 450009）

1 地质概况与地球物理特征

1.1 地质概况

笔者针对华北地层展开了研究，可以按照由下至上的顺序将其分为如下地层结构：

奥陶系(O2)：在该地层结构之中含有十分丰富的碎屑岩结构，同时也含有厚层碳酸盐沉积物，其结构外观通常表现为灰褐色或灰棕色，是一种厚层状的石灰岩。此类岩石的致密性一般较脆，且呈裂隙发育状，堆积形成含矿地层的基底，厚度不一。

石炭系(C2+3)：厚度一般在116.41m～153.93m范围内，主要为碳酸盐沉积类岩石，一般形成于海陆交替地带，其内包含粘土岩类及砂岩沉积物，研究区域内不包含下统结构。这一地层与下伏地层之间常表现出平行不整合接触的关系。

二叠系(P)：在研究区域内这一类型的地层发育良好，是这一区域之中最为主要的含矿地层。此类地层一般多为砂岩和泥岩的沉积物，形成于近海陆地带，岩石的总厚度已经超出了1000m，该地层在研究区内和下伏地层呈整合接触关系。

第四系：下部结构多由灰白色粘土夹薄层砂构成，至于上部结构，则一般为土黄色砂与粘土粉砂互层。

由于受到印支、喜马拉雅和燕山等多期构造运动的影响，使得该研究区域内的盆地在形成后表现出相对较为突出的断裂构造发育情况，并在此基础上形成了将近北北向东方向作为主要断层结构的形态，至于南北向分布的断层结构，则一般表现为中、小型断层的结构，并受到来自于结构切割和结构限制的综合作用。研究区内的矿层倾角受构造影响，局部有较大的变化，矿层隐伏露头处一般较陡，其倾角多处于10°～20°之间。

1.2 地球物理特征

针对所研究区域的表层结构予以检测，发现该区域之中的地震地质条件相对良好，且地势呈现为平坦分布的状态，不存在特别明显的地势起伏，其高差一般可以保持在2m左右。然而，由于该区域内的村庄一般较大且分布相对密集，且村庄分布极容易受到涡河及其支流水系的影响，在一定程度上提升了野外施工的难度。

研究区域地下浅层5m范围内，层位结构多为粘土和砂质粘土质地，至于5m以深，则多含有流沙层，且该流沙层在研究区内稳定分布，对成孔下药造成一定的影响。在野外进行施工，一般选在春季进行，这是由于气候条件较为干旱，潜水面相对较深，一般为6m～7m，成孔深度保持在潜水位以下1m～2m激发，能够获得良好的地震勘探单炮数据。

在所研究区域内，地表中的村庄普遍呈现出密集分布的状态，在地表高度下5m左右的位置处，存在十分严重的流沙分布问题，同时，目的层具有较深的埋藏深度，且此区域之中的矿层结构一般较为复杂，矿厚变化也比较大，进而促进了断裂构造结构的发育。由此可见，在浅层区域内的地震地质条件相对较为复杂[1]。

2 基于地震属性的精细构造解释

2.1 精细构造原理及其步骤

建立对于反射波地震属性切片情况的深入了解，并就这一内容予以细致分析，需要积极强化对于结构构造问题的解释，依托于小断层的方式，实现精细化解释，在最大程度上保障解释的精度和有效性。由于结构断层位置处的波阻抗值不会呈现出过大的差异，同时，反射系数相对较小，在反射波强度持续减弱的背景下，可能在振幅属性切片上表现出相应的低值结果。

一旦发生构造运动，则可能导致地下结构因受到挤压而发生层面结构弯曲，对其反射波的曲率属性造成影响。一般而言，随着应力的提升，曲率应呈现出一定的增长趋势，在一定程度上促进了断裂结构的发育。由此可见，充分利用反射波的曲率属性特性，可以实现对所研究区域构造情况的有效预测，以充分结合曲率异常和断层结构之间的变化情况，确定与之相对应的结果欧延展变化长度范围。在实施断层识别操作时，一般结合结构的相似性做出相关结论。结构的相似性一般可以用于表征地震数据体之间相邻道所展现出来的相关属性的相似度，一般包括各类地震属性，如局部变化率、方差和相干等。结合这些属性内容，可以建立对于地震数据体之中相应异常结构的明确了解，并据此展开对于各类地质异常现象的解释。

结合地震属性予以构造解释，一般按照如下流程进行：第一，结合反射波的相应运动学特征，展开对目的层的初步构造解释；第二，综合利用多种不同的地震属性实施精细构造解释，同时验证初步构造方案的合理性；第三，如果在某一区域内同时出现了多种类型的地震属性，则可以针对这一异常区域实施细致检查，充分运用地震数据体的形式，实现重新解释；第四，重复上两步操作，直到确定最终的构造解释方案。

2.2 精确解释成果

笔者在本次勘探工作实践之中，针对65条断层实施了综合解释，分别为14条保留和修改的断层及51条新解释的断层。依照断层性质予以分类，可以将其分为3条逆断层和62条正断层；结合可靠程度予以分类，发现其中可靠断层、较可靠断层和控制程度较差断层的数量分别为30条、28条和7条；依据不同断层之间的最大落差△H予以分类，发现其中落差低于5m、5m到10m之间、10m到20m之间、20m到50m之间、大于50米的断层数量分别为5条、39条、13条、4条、4条。

2.3 岩浆岩侵入矿层的综合解释

矿系地层之中的矿层可能会受到岩浆岩不同程度的侵入，一旦岩浆岩侵入了矿层，则可能导致矿层严重变质，影响矿的品质，使得矿层开采的经济效益呈现出明显下降趋势，同时，由于岩浆岩侵入巷道，采面等情况，限制矿厂的正常生产，进而缩短了机械设备的整体使用寿命。由此可见，针对岩浆岩的分布范围予以积极明确，有助于推动矿业日后的安全生产。

结合研究区域的地质资料，发现在该区域的东部和北部地区，都表现出不同程度的岩浆岩侵入问题。通过高密度地震数据信息，从大范围内采集地下地质信息，可以从不同角度展开对于矿系地层构造，结构的研究，并据此确定地层构造和岩性的实际变化情况。

3 矿层地质异常区预测

矿层埋藏深度、构造分布情况、矿层顶底板的封闭程度、倾角及露头部位、矿层发育等因素都会对矿层之中甲烷等气体的富集状态造成严重影响。要求以解决矿层及有关底层的赋存情况和构造展布情况为最主要目标，确定常规矿田地震勘探过程所采用的主要方法。针对矿层地质异常区予以预测，是岩性地震勘探的重要内容，一般无需借助常规地震勘探手段予以解释。

一般而言，矿层和顶底板具有一定联系的裂隙是重要的甲烷气体聚集区，可以在此场所之中进行气体运移，进而影响矿层的发育状态。针对该区域内的裂隙分布情况进行细致分析，可以确定得到精准度较高的顶底板透气性特征。为此，需要该区域的性质，针对相关的矿层和矿产分布情况实施转化，并将其视作与矿产发育分布和矿层顶底板位置处裂隙发育状态相关联的实际问题。要求充分利用方位各向异性技术，针对矿层反射波的实际特征进行细致研究，明确其在方位角变化时，所发生的各类变化，并据此建立对于矿层和围岩位置处裂隙带发育实际的充分预测。与此同时，结合叠前反演技术，得到与之对应的矿产发育带信息，与岩性地震解释成果相结合，实现对于这一区域的有效检测。

3.1 裂隙发育带解释

依托于12线56炮的束状正交宽方位角观测系统实施高密度三维地震勘探，在最大程度上确保各个方位角道的集中度，让炮检距和覆盖次数得以实现均匀分布，以便据此展开分析，让地震P波方位各向异性特征分析结果的有效性得到充分保障。充分利用裂隙地质体相关的地震响应信息，以充分展现整体CMP道集内裂隙裂缝的平均效应。要求在积极关注平均效应的前提下，强化并提升裂缝属性计算的有效覆盖次数，将高密度三维地震资料中所包含的16个面元数据构造成超级CMP道集，并按方位角增量30°进行方位道集的抽取，通过常规地震资料处理的方法，针对不同的方位角道集予以处理，以获取相应的方位偏移数据体。

3.2 矿层分布预测

矿层一般产生于矿层构造运动之中，由矿层层间滑动所引起，可以为实现高质量的气体富集提供充足的空间，且不会受到过多的压力。矿层分布是造成矿井地质异常的重要地质因素，针对矿层的发育情况予以精准划分，可以有效判定异常的地质区域，以实现良好的矿井防治效果。针对矿层和正常矿的岩石物理差异予以细致分析，需要充分利用地震反演技术进行，针对研究区域内的矿层发育分布区域实际予以细致全面预测。

3.3 综合解释

笔者借助方位各向异性技术展开了对于研究区之中7矿层裂隙发育程度的有效评价，同时，结合地震反演技术确定了研究区7矿层的矿层分布情况，最终得出如下结论：第一，裂隙在断层周围的发育相对良好，且该区域条件有利于进行气体输送，但是不利于进行气体贮存；第二，研究区内矿层一般不存在。笔者在综合解释后，确定该区域中矿层地质条件良好。

4 结语

笔者针对精细构造解释、岩浆岩侵入范围及地质异常情况等问题进行了一系列研究，并取得了一定成果，但是在本研究中仍然具有许多问题有待优化。为更好应对日益复杂化的岩性问题，需要在本文研究的基础上，寻找多种岩性地球物理勘探方法的最佳结合方式，以充分提升构造、底层及岩性解释的有效性。